KR102238808B1 - Heat medium circulation structure using vacuum tube type solar collector - Google Patents

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이형민
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(주)케이앤에스에너지
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Abstract

The present invention relates to a heat medium circulation structure using a vacuum pipe type solar collector, wherein a manifold (10) in which a plurality of branch pipes (14) are formed at predetermined intervals is provided in a main pipe (12). Moreover, end caps (16) are coupled to both end portions of the manifold (10) to remove the heat medium filled in the manifold (10) if necessary. Accordingly, efficiency of solar heat collection can be increased.

Description

진공관형 태양열집열기를 이용한 열매체 순환구조{HEAT MEDIUM CIRCULATION STRUCTURE USING VACUUM TUBE TYPE SOLAR COLLECTOR} Heat medium circulation structure using vacuum tube type solar collector {HEAT MEDIUM CIRCULATION STRUCTURE USING VACUUM TUBE TYPE SOLAR COLLECTOR}

본 발명은 태양열집열기에 관한 것으로서, 특히 진공관형 태양열집열기의 열매체 순환구조에 관한 것이다. The present invention relates to a solar heat collector, and in particular, to a heat medium circulation structure of a vacuum tube solar heat collector.

태양에너지는 무한·청정 에너지원인으로서 열을 이용하는 태양열과 전기를 이용하는 태양광으로 나눌 수 있으며, 그 중에서 태양열 에너지는 태양광 못지않은 보급 잠재력을 가지고 있다. Solar energy is an infinite and clean energy source, and it can be divided into solar heat using heat and solar light using electricity, and among them, solar energy has the potential to disseminate as much as sunlight.

따라서 태양열 에너지의 기술을 발전시키기 위한 노력도 많이 이루어지고 있는데, 태양열 에너지의 이용에 있어서 무엇보다도 중요한 점은 태양열을 모으는 집열기의 성능이 중요하다. Therefore, many efforts are being made to develop solar energy technology, and the most important point in the use of solar energy is the performance of a collector that collects solar heat.

태양열집열기는 집열하는 형태에 따라 평판형 태양열집열기와 진공관형 태양열집열기로 나눌 수 있다. 그 중에서 진공관형 태양열집열기는 평판형 집열기와는 달리 진공기술을 접목한 것으로서 열손실이 적고 집열기의 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다. Solar collectors can be divided into flat-type solar collectors and vacuum tube-type solar collectors according to the type of heat collection. Among them, a vacuum tube-type solar collector is a vacuum technology, unlike a flat-panel collector, and has the advantage that heat loss is small and the efficiency of the collector can be improved.

진공관형 태양열집열기의 일반적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 열매체가 흐르도록 좌우로 길게 연장되는 주관에 여러 개의 지관이 일정 간격으로 형성된 매니폴드(1)(Manifold)을 구비하고, 상기 매니폴드(1)의 각 지관에는 유리와 같이 투명 재질의 진공관(4)이 결합된다. 그리고 상기 진공관(4)의 내부에는 태양열 흡수판(3)이 결합된 히트파이프(2)가 내장되는데 이때 히트파이프(2)의 상단 응축부(2a)는 매니폴드(1)의 지관에 끼움 설치되는바 주관을 가로질러 끼움설치 된다. A general structure of a vacuum tube solar collector is provided with a manifold 1 in which several branch pipes are formed at regular intervals on a main pipe extending left and right so that a heat medium flows therein, as shown in FIG. Each branch tube of the fold 1 is coupled to a vacuum tube 4 made of a transparent material such as glass. And the inside of the vacuum tube (4), the heat pipe (2) to which the solar absorber (3) is coupled is built-in. At this time, the upper condensation part (2a) of the heat pipe (2) is fitted in the branch pipe of the manifold (1). It is installed across the main pipe.

이러한 상태에서 진공관(1)의 상단을 밀폐시킨 후 그 내부를 진공 처리함으로써 태양열 흡수판(3) 표면으로부터 집열된 태양열이 대류에 의해 외부로 손실되는 것을 차단시키게 된다. In this state, the upper end of the vacuum tube 1 is sealed and the interior thereof is vacuum-treated to prevent the solar heat collected from the surface of the solar absorber 3 from being lost to the outside by convection.

상기 구성을 갖는 진공관형 태양열집열기(5)에 의하면 태양 광선이 일차적으로 태양열 흡수판(3)을 가열시키고, 가열된 태양열 흡수판(3)은 히트파이프(2)를 통하여 히트파이프(2) 상부의 응축부(2a)로 전달된다. 그리고 응축부(2a)에 응집된 열은 매니폴드(1)의 주관 내부를 흐르는 열매체에 열에너지를 전달하게 되며, 상기 열교환된 열매체는 매니폴드(1)와 배관으로 연결된 축열탱크 또는 열교환기로 이동되어져 열에너지를 제공하도록 형성된다. 여기서 태양열을 모으는 집열기의 고효율화를 위해서 우선적으로 고려해야 할 사항은 열전달의 1차 관문인 히트파이프 응축부와 매니폴드 간의 최적 설계가 매우 중요한 변수로 작용한다. According to the vacuum tube-type solar collector 5 having the above configuration, the sun rays primarily heat the solar absorber 3, and the heated solar absorber 3 passes through the heat pipe 2 to the top of the heat pipe 2 It is delivered to the condensation part 2a of And the heat condensed in the condensing part (2a) transfers thermal energy to the heat medium flowing inside the main pipe of the manifold (1), and the heat exchanged heat medium is transferred to a heat storage tank or heat exchanger connected to the manifold (1) through a pipe. It is formed to provide thermal energy. In order to increase the efficiency of the collector that collects solar heat, the first thing to consider is the optimal design between the heat pipe condensation unit and the manifold, which is the primary gateway for heat transfer, acting as a very important variable.

한편, 매니폴드 내부를 흐르는 열매체는 액체로서 부동액이 함유되어 동절기에 얼지 않도록 하는데, 하절기에는 강한 태양에 의해 열매체가 끓는 현상이 발생하게 된다. 매니폴드 내부의 열매체가 끓게 되면 수분은 기화되어 비등점(끓는점)이 높은 부동액 성분이 탄화되어 덩어리(찌꺼기)가 발생하게 되며 재가동시 배관 내에 끼여 열매체의 흐름을 방해하게 되는 등 문제를 발생시킨다. 따라서 매니폴드 내의 바닥에 잔류하는 열매까지 제거하는 것이 중요하다. 이와 더불어 열매체에는 소실된 수분을 보충해주어야 하는 문제가 있었다. On the other hand, the heat medium flowing inside the manifold contains antifreeze as a liquid to prevent freezing in winter. In summer, the heat medium is boiled by the strong sun. When the heating medium inside the manifold boils, moisture vaporizes, and the antifreeze component with a high boiling point (boiling point) is carbonized, resulting in a lump (debris), which causes problems such as jamming in the pipe and obstructing the flow of the heating medium when restarting. Therefore, it is important to remove the fruit remaining on the bottom of the manifold. In addition, there was a problem in that the heat medium had to replenish lost moisture.

국내 등록특허 제10-0712012호“진공관형 태양열집열기 편심형 매니폴드”Domestic Registration Patent No. 10-0712012 “Vacuum Tube Type Solar Collector Eccentric Manifold”

따라서 본 발명은 태양열 집열 효율을 높이고, 매니폴드 내의 바닥부에 남겨지는 열매체까지 회수될 수 있도록 하여 하절기의 강한 태양에 의해 열매체가 탄화되어 덩어리가 발생하는 현상을 미연에 방지하여 재가동시 덩어리로 인한 열매체의 순환라인 상에 문제가 발생되지 않도록 하고 열매체 순환라인의 용이한 관리가 구현되게 하는 진공관형 태양열집열기를 이용한 열매체 순환구조를 제공하는데 있다. Therefore, the present invention improves solar heat collection efficiency and allows the heat medium remaining at the bottom of the manifold to be recovered, thereby preventing the occurrence of lumps due to carbonization of the heat medium by the strong sun in the summer. It is to provide a heat medium circulation structure using a vacuum tube solar heat collector that prevents problems from occurring on the circulation line of the heat medium and enables easy management of the heat medium circulation line.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 진공관형 태양열집열기 설치함에 있어서, In the present invention for achieving the above object is to install a vacuum tube-type solar collector,

내부에 열매체가 흐르도록 좌우로 길게 연장되는 주관(12)에 여러 개의 지관(14)이 일정 간격으로 형성되는 매니폴드(10)를 구비하고, 상기 매니폴드(10)의 양 단부에는 각각 유체통로(16a)가 형성되는 엔드캡(16)을 결합하며, 매니폴드(10)의 각 지관(14)에는 유리와 같이 투명 재질의 진공관(20)이 결합되게 하되 상기 진공관(20)의 내부에는 태양열 흡수판(22)이 결합된 히트파이프(24)가 내장되게 하고 히트파이프(24)의 상단 응축부(24a)는 매니폴드(10)의 지관(14)에 끼움 설치되게 하며, 진공관(20)의 상단은 밀폐시킨 후 그 내부를 진공 처리함으로 진공관형 태양열집열기(8)를 구성하고, A manifold 10 is provided in which several branch pipes 14 are formed at regular intervals in the main pipe 12 extending left and right so that the heat medium flows therein, and fluid passages at both ends of the manifold 10 The end cap 16 on which the (16a) is formed is coupled, and a vacuum tube 20 made of a transparent material such as glass is coupled to each branch tube 14 of the manifold 10, but the inside of the vacuum tube 20 has solar heat. The heat pipe 24 to which the absorption plate 22 is coupled is built-in, and the upper condensation part 24a of the heat pipe 24 is inserted into the branch pipe 14 of the manifold 10, and the vacuum tube 20 After sealing the top of the tube, vacuum the inside of the tube to form a vacuum tube solar collector (8),

좌우로 하나 이상 연속적으로 매니폴드(10)가 설치된 상태에서 이웃하는 매니폴드(10) 간의 인접하는 유체통로(16a) 간에는 연결매체로 연결하여 매니폴드(10) 간 열매체가 이동되게 하며, 양측 최 외곽에 위치하는 매니폴드(10)에 결합되어 있는 좌우 엔드캡(16)의 유체통로(16a)에는 각각 배관으로 연장하여 태양열 축열탱크(30)로 연결시켜 열매체 순환라인(S.L)을 구축하며 순환라인(S.L) 내의 열매체는 펌프(P)의 구동으로 순환되게 하되, 상기 순환라인(S.L) 상에는 열매체 보충탱크(32)를 구비하여 소실되는 열매체의 보충과 열매체의 적정 농도를 유지할 수 있도록 하며, In a state in which one or more manifolds 10 are continuously installed to the left and right, the fluid passages 16a between adjacent manifolds 10 are connected with a connecting medium to move the heat medium between the manifolds 10. The fluid passages (16a) of the left and right end caps (16) connected to the manifold (10) located on the outer side are respectively extended to pipes and connected to the solar heat storage tank (30) to establish a heat medium circulation line (SL) and circulate. The heat medium in the line SL is circulated by the drive of the pump P, and a heat medium supplement tank 32 is provided on the circulation line SL to supplement the lost heat medium and maintain an appropriate concentration of the heat medium.

매니폴드(10)의 좌우 엔드캡(16)에는 수직상의 하측부에 홀(hole)을 통하여 회수통로(16b)가 형성되게 하고, 좌우로 하나 이상 연속 설치되는 매니폴드(10) 상태에서 이웃하는 매니폴드(10) 간의 회수통로(16b) 간에도 연결매체로 연결하여 매니폴드(10) 간 열매체가 이동되게 하며, 좌우로 하나 이상 연속적으로 매니폴드(10)가 설치된 상태에서 양측 최 외곽에 위치하는 매니폴드(10)의 좌우 엔드캡(16)의 중 어느 하나의 회수통로(16b)에는 배관으로 연장하여 상기 열매체 보충탱크(32)로 연결시켜 열매체 회수라인(R.L)을 구축하여, 하절기를 비롯하여 필요시 매니폴드(10) 내에 채워져 있는 열매체를 제거할 수 있도록 함을 특징으로 한다. In the left and right end caps 16 of the manifold 10, a recovery passage 16b is formed through a hole in the vertical lower side, and one or more adjacent manifolds 10 are continuously installed to the left and right. The recovery passages 16b between the manifolds 10 are also connected with a connecting medium to move the heat medium between the manifolds 10, and are located at the outermost sides of both sides with one or more manifolds 10 continuously installed to the left and right. A heat medium recovery line (RL) is constructed by extending a pipe to one of the recovery passages (16b) of the left and right end caps (16) of the manifold (10) and connected to the heat medium supplement tank (32). It is characterized in that the heat medium filled in the manifold 10 can be removed if necessary.

본 발명은 매니폴드 양 단부에 편심형 엔드캡을 결합하여 태양열의 집열효율을 높일 수 있고, 하절기 강한 태양으로부터 열매체가 끓어오를 우려가 있을 때에는 열매체 회수라인을 가동시켜 매니폴드 내의 열매체를 미리 열매체 보충탱크로 이동시킬 수 있어 열매체 순환라인을 효과적으로 관리 할 수 있다. The present invention can increase the heat collection efficiency of solar heat by combining eccentric end caps at both ends of the manifold, and when there is a concern that the heat medium may boil from the strong sun in the summer, the heat medium recovery line is operated to supplement the heat medium in the manifold in advance. Since it can be moved to a tank, it is possible to effectively manage the heat medium circulation line.

도 1은 종래의 일반적인 진공관형 태양얄집열기 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 태양열집열기를 이용한 전체적인 열매체 순환구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 태양열집열기의 구성도,
도 4는 도 3의 주요부분의 확대도,
도 5는 태양의 고도에 따라 집열 효율을 높이기 위하여 진공관을 경사각이 형성되도록 설치하는 상태도. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional general vacuum tube-type solar collector,
2 is a view schematically showing an overall heat medium circulation structure using a solar heat collector according to an embodiment of the present invention;
3 is a configuration diagram of a solar collector according to an embodiment of the present invention,
4 is an enlarged view of the main part of FIG. 3,
5 is a state diagram in which a vacuum tube is installed so that an inclination angle is formed in order to increase heat collection efficiency according to the altitude of the sun.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태양열집열기를 이용한 열매체 순환구조는 먼저 태양열을 모으기 위한 주요역할을 하는 진공관형 태양열집열기(8)를 구비한다. Referring to FIGS. 2 to 4 together, the heat medium circulation structure using a solar heat collector according to an embodiment of the present invention first includes a vacuum tube-type solar heat collector 8 that plays a major role for collecting solar heat.

본 발명에서 진공관형 태양열집열기(8)는 내부에 열매체가 흐르도록 좌우로 길게 연장되는 주관(12)에 여러 개의 지관(14)이 일정 간격으로 형성되는 매니폴드(10)를 구비하고, 매니폴드(10)의 양 단부에는 각각 유체통로(16a)가 형성되는 엔드캡(16)을 결합한다. In the present invention, the vacuum tube-type solar collector 8 includes a manifold 10 in which several branch pipes 14 are formed at regular intervals in a main pipe 12 extending left and right so that a heat medium flows therein, and the manifold The end caps 16 in which the fluid passages 16a are respectively formed are coupled to both ends of (10).

매니폴드(10)의 각 지관(14)에는 유리와 같이 투명 재질의 진공관(20)을 결합하는데 상기 진공관(20)의 내부에는 태양열 흡수판(22)이 결합된 히트파이프(24)가 내장되게 한다. 이때 히트파이프(24)의 상단에 구성되는 응축부(24a)가 매니폴드(10)의 다수의 지관(14)에 각각 끼움 설치되게 하며, 그 후 진공관(20)의 상단은 밀폐시킨 후 그 내부를 진공 처리함으로써 진공관형 태양열집열기(8)를 구성한다. Each branch pipe 14 of the manifold 10 is coupled to a vacuum tube 20 made of a transparent material such as glass, and the heat pipe 24 to which the solar absorber 22 is coupled is incorporated into the vacuum tube 20. do. At this time, the condensation part 24a formed on the upper end of the heat pipe 24 is fitted to each of the plurality of branch pipes 14 of the manifold 10, and after that, the upper end of the vacuum tube 20 is sealed and the inside thereof The vacuum tube-type solar collector 8 is constructed by vacuum processing.

매니폴드(10)는 그 외부에 길이 방향으로 단열케이싱(8)을 결합하여 열매체 내의 열손실을 방지하고 매니폴드(10)도 보호토록 한다. The manifold 10 prevents heat loss in the heat medium and protects the manifold 10 by combining the insulating casing 8 in the longitudinal direction on the outside thereof.

도 2를 참고하면, 진공관형 태양열집열기(8)는 야외에 설치시 좌우로 하나 이상 다 수개(도면에는 5개)를 연속적으로 배열하는데, 좌우로 하나 이상 연속으로 매니폴드(10)가 설치된 상태에서 이웃하는 매니폴드(10) 간의 인접하는 유체통로(16a) 간에는 연결매체로 연결하여 매니폴드(10) 간 열매체가 이동되게 한다. 유체통로(16a) 간을 연결하는 연결매체는 도 3에 도시된 바와 같이 연결구(17) 등을 통하여 밀폐되도록 결합하여 열매체의 이동간 누수를 방지한다. Referring to FIG. 2, when the vacuum tube-type solar collector 8 is installed outdoors, one or more (five in the drawing) are continuously arranged on the left and right, and one or more manifolds 10 are installed in a row on the left and right. The fluid passages 16a between the adjacent manifolds 10 are connected to each other by a connection medium so that the heat medium between the manifolds 10 is moved. The connection medium connecting the fluid passages 16a is coupled so as to be sealed through a connector 17, etc., as shown in FIG. 3 to prevent leakage during movement of the heat medium.

일반적으로 매니폴드 내에 열매체 보충시 매니폴드 마다 공기를 제거해 주어야 열전달 효율이 높아지는데 이를 위해 기존의 매니폴드는 상부에 에어벤트관(Air Vent)을 형성하여 공기를 제거토록 하였다. 그런데 에어벤트관을 형성하면 제작비용이 높아지고 구성이 복잡해지며, 에어벤트관을 통해서도 열손실이 발생하는 문제가 있었다. In general, when replenishing the heat medium in the manifold, air must be removed for each manifold to increase heat transfer efficiency. To this end, the existing manifold has an air vent pipe formed at the top to remove air. However, when the air vent pipe is formed, the manufacturing cost increases and the configuration becomes complicated, and there is a problem that heat loss occurs even through the air vent pipe.

따라서 본 발명에서는 매니폴드(10) 양 단부에 결합되는 엔드캡(16)을 구성함에 있어서, 수직상의 상측부에 유체통로(16a)가 형성되도록 하여 편심형 구조를 갖도록 한다. 즉 매니폴드(10) 양 단부에 각각 수직상의 상측부에 유체통로(16a)가 형성되는 편심형 엔드캡(16)을 결합함으로써 열매체 보충시 내부의 공기는 상부의 유체통로(16a)를 통하여 쉽게 제거될 수 있도록 한다. Therefore, in the present invention, in configuring the end caps 16 coupled to both ends of the manifold 10, the fluid passage 16a is formed on the vertical upper side to have an eccentric structure. In other words, by combining the eccentric end caps 16 with the fluid passages 16a formed on the vertical upper portions at both ends of the manifold 10, the internal air is easily passed through the upper fluid passages 16a when replenishing the heat medium. So that it can be removed.

여기서 “수직상의 상측부”라 정의한 이유는 도 5에 도시된 바와 같이 히터파이프(24)가 내장된 진공관(20)은 집열 효율을 높이기 위하여 태양의 고도에 맞추어 수직선상에 대하여 소정의 경사각(θ)을 이루며 설치된다. 이러한 환경에 준하여 진공관(20)에 결합되는 매니폴드(10) 및 매니폴드(10)의 양 측에 결합되는 엔드캡(16)도 그에 준하여 경사각(θ)을 형성하게 된다. 따라서 이를 고려하여 엔드캡(16)의 유체통로(16a)가 수평을 기준으로 매니폴드(10) 내부 통로에 대하여 최상측에 위치하기 위해서는 진공관(20)이 기울어진 경사각(θ)에 준하여 수직선상을 기준으로 엔드캡(16)의 유체통로(16a)도 그 경사각(θ)만큼 편심되는 위치에 설치되어야 하는 것이다. Here, the reason for defining the “vertical upper part” is that the vacuum tube 20 in which the heater pipe 24 is embedded, as shown in FIG. 5, has a predetermined inclination angle (θ) with respect to the vertical line in accordance with the altitude of the sun in order to increase heat collection efficiency. ). According to this environment, the manifold 10 coupled to the vacuum tube 20 and the end cap 16 coupled to both sides of the manifold 10 also form an inclination angle θ according thereto. Therefore, in consideration of this, in order for the fluid passage 16a of the end cap 16 to be located at the uppermost side with respect to the inner passage of the manifold 10 based on the horizontal, the vacuum tube 20 is in a vertical line according to the inclination angle θ. As a reference, the fluid passage 16a of the end cap 16 should also be installed at a position eccentric by the inclination angle θ.

상기 좌우로 다 수개씩 연속 설치되는 매니폴드(10) 상태에서 양측 최 외곽에 위치하는 매니폴드(10)의 좌우 엔드캡(16)의 유체통로(16a)에는 각각 배관으로 연장하여 태양열 축열탱크(30)로 연결시켜 열매체 순환라인(S.L, 도 2 붉은색과 주황색 라인)을 구축한다. 여기서 붉은색 라인은 열매체가 매니폴드(10) 내부를 지나면서 열교환(열흡수)에 의해 열매체의 온도가 높아진 상태를 의미하고, 주황색 라인은 열매체가 태양열 축열탱크(30) 내의 열매체 열교환 교환코일(31)를 지나면서 열교환(열방출)에 의해 열매체의 온도가 낮아진 상태를 의미한다. In the state of the manifolds 10 that are continuously installed on the left and right, the fluid passages 16a of the left and right end caps 16 of the manifolds 10 located at the outermost sides of both sides are respectively extended to pipes, and solar heat storage tanks ( 30) to establish a heat medium circulation line (SL, red and orange lines in Fig. 2). Here, the red line means a state in which the temperature of the heat medium is increased by heat exchange (heat absorption) as the heat medium passes inside the manifold 10, and the orange line means that the heat medium is the heat medium heat exchange exchange coil in the solar heat storage tank 30. It means a state in which the temperature of the heating medium is lowered by heat exchange (heat dissipation) while passing through 31).

열매체 순환라인(S.L) 내의 열매체는 펌프(P)의 구동으로 강제순환되게 하되, 상기 순환라인(S.L) 상에는 열매체 보충탱크(32)를 구비하여 소실되는 열매체의 보충을 비롯하여 열매체의 적정 농도를 유지할 수 있도록 한다. The heat medium in the heat medium circulation line (SL) is forced to circulate by the drive of the pump (P), but the heat medium supplement tank (32) is provided on the circulation line (SL) to maintain the proper concentration of the heat medium, including replenishment of the lost heat medium. To be able to.

특히 본 발명에서는 매니폴드(10) 좌우에 결합되는 엔드캡(16)에는 수직상의 상측부에 형성되는 유체통로(16a)의 위치와 반대 개념인 수직상의 하측부에 별도의 홀(hole)을 통하여 회수통로(16b)가 형성되게 하고, 마찬가지로 좌우로 다 수개씩 연속 설치되는 매니폴드(10) 상태에서 이웃하는 매니폴드(16) 간의 회수통로(16b) 간에도 관으로 연결되게 하여 매니폴드(10) 간 열매체가 이동되게 구성한다. 상기 회수통로(16b)를 엔드캡(16)의 수직상의 하측부에 형성하는 이유는 매니폴드(10) 내의 열매체 회수시 바닥부에 남겨지는 열매체까지 원활하게 회수될 수 있도록 하기 위해서다. In particular, in the present invention, the end cap 16 coupled to the left and right of the manifold 10 is provided through a separate hole in the vertical lower part which is opposite to the position of the fluid passage 16a formed in the vertical upper part. The recovery passages 16b are formed, and in the state of the manifolds 10 that are continuously installed in a number of left and right sides, the recovery passages 16b between the neighboring manifolds 16 are also connected by pipes, so that the manifolds 10 The liver heat medium is configured to be moved. The reason why the recovery passage 16b is formed on the vertical lower side of the end cap 16 is to smoothly recover the heat medium left at the bottom when the heat medium in the manifold 10 is recovered.

또한 좌우로 다 수개씩 연속 설치되는 매니폴드(10) 상태에서 양측 최 외곽에 위치하는 매니폴드(10)의 좌우 엔드캡(16)의 중 어느 하나의 회수통로(16b)에는 배관으로 연장하여 상기 열매체 보충탱크(32)로 연결시켜 열매체 회수라인(R.L, 도 2의 초록색 라인)을 구축한다. In addition, in the state of the manifold 10, which is continuously installed in several left and right, one of the recovery passages 16b of the left and right end caps 16 of the manifold 10 located at the outermost sides of both sides is extended by a pipe to the above. The heat medium replenishment tank 32 is connected to establish a heat medium recovery line (RL, green line in FIG. 2).

열매체 회수라인(R.L)은 하절기 강한 태양에 의해 열매체가 끓어 오를 것으로 예상되면 이를 방지하기 위해서 매니폴드(10) 내에 있는 열매체를 미리 열매체 보충탱크(32)로 이동시켜 비우기 위한 목적으로 구성하는 것이다. The heat medium recovery line (R.L) is configured for the purpose of moving the heat medium in the manifold 10 to the heat medium supplement tank 32 in advance and emptying it in order to prevent this when the heat medium is expected to boil due to the strong sun in the summer.

즉 하절기 매니폴드(10) 내에 열매체를 제거하는 이유는 배경기술에서 언급하였듯이, 열매체가 끓게 되면 수분은 기화되어 비등점(끓는점)이 높은 부동액 성분의 농축을 야기하게 되며 그에 따라 농축된 부동액은 탄화되어 열매체 내부에 덩어리를 발생시켜 배관의 내부의 열매체의 흐름을 방해하게 되며, 이와 더불어 열매체에는 소실된 수분을 보충해주어야 하는 문제가 있었는데 본 발명에서는 열매체 회수라인(R.L)을 구축함으로써 앞선 문제들을 효율적으로 방지할 수 있게된다. That is, the reason for removing the heat medium in the manifold 10 in the summer season is, as mentioned in the background art, when the heat medium boils, the moisture vaporizes, causing the concentration of the antifreeze component with a high boiling point (boiling point), and the concentrated antifreeze is carbonized. A lump is generated inside the heating medium to interfere with the flow of the heating medium inside the pipe. In addition, there was a problem of replenishing the lost moisture in the heating medium.In the present invention, by constructing the heating medium recovery line (RL), the preceding problems are efficiently solved. Can be prevented.

상기 열매체 순환라인(S.L)과 열매체 회수라인(R.L) 및 후술할 온수 사용라인(U.L)에는 펌프 및 밸브(체크밸브 포함)의 제어를 위한 제어부가 구성된다. The heat medium circulation line (S.L), the heat medium recovery line (R.L) and the hot water use line (U.L) to be described later include a control unit for controlling a pump and a valve (including a check valve).

한편, 상기 축열탱크(30)의 내부에는 열교환 코일관(40)을 구성하고, 열교환코일관(40)의 양 단부에는 각각 배관으로 연장하여 온수 사용라인(U.L, 도 2의 주황색과 하늘색 라인)을 구축함으로써 축열탱크(30) 내부에 축적된 열에너지를 전달받아 온수로 사용할 수 있도록한다. Meanwhile, a heat exchange coil pipe 40 is formed inside the heat storage tank 30, and a hot water use line (UL, orange and light blue lines in FIG. 2) extending through pipes at both ends of the heat exchange coil pipe 40 By building the heat storage tank 30 to receive the heat energy accumulated in the interior so that it can be used as hot water.

상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 진공관형 태양열집열기를 이용한 열매체 순환구조는 태양열의 집열효율을 높일 수 있으며, 하절기 강한 태양으로부터 열매체가 끓어오를 우려가 있을 때에는 열매체 회수라인(R.L)을 가동시켜 매니폴드(10) 내의 열매체를 미리 열매체 보충탱크(32)로 이동시킴으로써 매니폴드(10) 내부를 비울 수 있게 된다. As described above, the heat medium circulation structure using a vacuum tube solar heat collector according to an embodiment of the present invention can increase the heat collection efficiency of solar heat, and when there is a concern that the heat medium boils from the strong sun in the summer, the heat medium recovery line (RL) is operated. The inside of the manifold 10 can be emptied by moving the heat medium in the manifold 10 to the heat medium supplement tank 32 in advance.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다. In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be determined by the described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents to the claims.

(8)--진공관형 태양열집열기
(10)--매니폴드 (12)--주관
(14)--지관 (16)--엔드캡
(16a)--유체통로 (16b)--회수통로
(17)--연결구 (18)--단열케이싱
(20)--진공관 (22)--태양열 흡수판
(24)--히트파이프 (24a)--응축부
(30)--태양열 축열탱크 (31)--열매체 열교환 코일관
(32)--열매체 보충탱크 (40)--온수 열교환 코일관
(S.L)--열매체 순환라인 (R.L)--열매체 회수라인
(U.L)--온수 사용라인 (8)--Vacuum tube type solar collector
(10)--Manifold (12)--Maintenance
(14)--Branch (16)--End cap
(16a)--fluid passage (16b)--return passage
(17)--Connector (18)--Insulation casing
(20)--Vacuum tube (22)--Solar absorber
(24)--heat pipe (24a)--condensation part
(30)--Solar heat storage tank (31)--Heat medium heat exchange coil tube
(32)--Heat medium supplement tank (40)--Hot water heat exchange coil tube
(SL)--heat medium circulation line (RL)--heat medium recovery line
(UL)--Hot water use line

Claims (1)

내부에 열매체가 흐르도록 좌우로 길게 연장되는 주관(12)에 여러 개의 지관(14)이 일정 간격으로 형성되는 매니폴드(10)를 구비하고, 상기 매니폴드(10)의 양 단부에는 각각 유체통로(16a)가 형성되는 엔드캡(16)을 결합하며, 매니폴드(10)의 각 지관(12)에는 유리와 같이 투명 재질의 진공관(20)이 결합되게 하되 상기 진공관(20)의 내부에는 태양열 흡수판(22)이 결합된 히트파이프(24)가 내장되게 하고 히트파이프(24)의 상단 응축부(24a)는 매니폴드(10)의 지관(12)에 끼움 설치되게 하며, 진공관(20)의 상단은 밀폐시킨 후 그 내부를 진공 처리함으로 진공관형 태양열집열기(8)를 구성하고,
상기 진공관(20)은 집열효율을 높이기 위하여 태양의 고도에 맞추어 수직선상에 대하여 경사각을 이루어 설치되는 환경에 준하여 진공관(20)에 결합되는 매니폴드(10)와 매니폴드(10) 양측에 결합되는 엔드캡(16)도 그에 준하여 경사각을 형성하게 됨을 고려하여 엔드캡(16)에 형성되는 유체통로(16a)가 매니폴드(10) 내부 통로에 대하여 수직선상의 상측부에 위치하도록 경사각 만큼 편심되는 위치에 형성하고,
좌우로 하나 이상 연속적으로 매니폴드(10)가 설치된 상태에서 이웃하는 매니폴드(10) 간의 인접하는 유체통로(16a) 간에는 연결매체로 연결하여 매니폴드(10) 간 열매체가 이동되게 하며, 양측 최 외곽에 위치하는 매니폴드(10)에 결합되어 있는 좌우 엔드캡(16)의 유체통로(16a)에는 각각 배관으로 연장하여 태양열 축열탱크(30)로 연결시켜 열매체 순환라인(S.L)을 구축하며 열매체 순환라인(S.L) 내의 열매체는 펌프(P)의 구동으로 순환되게 하되, 상기 열매체 순환라인(S.L) 상에는 열매체 보충탱크(32)를 구비하여 소실되는 열매체의 보충과 열매체의 적정 농도를 유지할 수 있도록 하며,
매니폴드(10)의 좌우 엔드캡(16)에는 수직상의 상측부에 형성되는 유체통로(16a)의 위치와 반대 개념인 수직상의 하측부에 홀(hole)을 형성하여 회수통로(16b)가 형성되게 하고, 좌우로 하나 이상 연속 설치되는 매니폴드(10) 상태에서 이웃하는 매니폴드(10) 간의 회수통로(16b) 간에도 연결매체로 연결하여 매니폴드(10) 간 열매체가 이동되게 하며, 좌우로 하나 이상 연속적으로 매니폴드(10)가 설치된 상태에서 양측 최 외곽에 위치하는 매니폴드(10)의 좌우 엔드캡(16)의 중 어느 하나의 회수통로(16b)에는 배관으로 연장하여 상기 열매체 보충탱크(32)로 연결시켜 열매체 회수라인(R.L)을 구축하여, 하절기를 비롯하여 필요시 매니폴드(10) 내에 채워져 있는 열매체 회수시 매니폴드(10)의 바닥부에 남겨지는 열매체까지 회수될 수 있도록 함을 특징으로 하는 태양열집열기 및 이를 이용한 열매체 순환구조.
A manifold 10 is provided in which several branch pipes 14 are formed at regular intervals in the main pipe 12 extending left and right so that the heat medium flows therein, and fluid passages at both ends of the manifold 10 (16a) is coupled to the end cap 16 is formed, and a vacuum tube 20 made of a transparent material such as glass is coupled to each branch tube 12 of the manifold 10, but the inside of the vacuum tube 20 is solar heat The heat pipe 24 to which the absorption plate 22 is coupled is built-in, and the upper condensation part 24a of the heat pipe 24 is inserted into the branch pipe 12 of the manifold 10, and the vacuum tube 20 After sealing the top of the tube, vacuum the inside of the tube to form a vacuum tube solar collector (8),
The vacuum tube 20 is a manifold 10 coupled to the vacuum tube 20 and both sides of the manifold 10 according to the environment in which the vacuum tube 20 is installed at an inclined angle with respect to the vertical line according to the altitude of the sun in order to increase heat collection efficiency. Considering that the end cap 16 also forms an inclination angle accordingly, the fluid passage 16a formed in the end cap 16 is eccentric by the inclination angle so that the fluid passage 16a formed in the manifold 10 is located at the upper part of the vertical line with respect to the inner passage. To form and,
In a state in which one or more manifolds 10 are continuously installed to the left and right, the fluid passages 16a between adjacent manifolds 10 are connected with a connecting medium to move the heat medium between the manifolds 10. The fluid passages (16a) of the left and right end caps (16) coupled to the manifold (10) located on the outer side are respectively extended to pipes and connected to the solar heat storage tank (30) to establish a heat medium circulation line (SL). The heat medium in the circulation line SL is circulated by the drive of the pump P, but a heat medium supplement tank 32 is provided on the heat medium circulation line SL to supplement the lost heat medium and maintain an appropriate concentration of the heat medium. And
In the left and right end caps 16 of the manifold 10, a recovery passage 16b is formed by forming a hole in the lower part of the vertical, which is a concept opposite to the position of the fluid passage 16a formed in the upper part of the manifold. In the state of one or more manifolds 10 that are continuously installed to the left and right, the heat medium between the manifolds 10 is moved by connecting the recovery passages 16b between the neighboring manifolds 10 with a connection medium. In the state in which at least one manifold 10 is continuously installed, the heat medium supplement tank extends through a pipe to any one of the recovery passages 16b of the left and right end caps 16 of the manifold 10 located at the outermost sides of both sides. By connecting to (32), a heat medium recovery line (RL) is established so that the heat medium remaining in the bottom of the manifold 10 can be recovered when the heat medium filled in the manifold 10 is recovered in the summer season and if necessary. A solar heat collector and a heat medium circulation structure using the same.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100712012B1 (en) 2005-10-08 2007-04-30 한국에너지기술연구원 Evacuated tubular solar collector with eccentric type manifold flange
KR100990034B1 (en) * 2010-04-28 2010-10-26 박종일 Method for controlling of drain down-type closed loop solar energy system having waiting condition

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